Fonctions des membranes
Délimitation de la cellule
Les membranes forment un compartiment clos : les phospholipides mélangés à l’eau peuvent former des liposomes, petites sphères à double couche. Les membranes peuvent se réparer, augmenter ou réduire leur taille par ajout ou retrait de phospholipides, se diviser (formation de deux sphères à partir d’une) ou fusionner.
Transport
La double couche de lipides est perméable aux petites molécules non chargées (H₂O, CO₂, O₂) et aux molécules hydrophobes, mais imperméable aux grosses molécules polaires et aux ions. Les transporteurs protéiques assurent la sélectivité des échanges.
Principes
Les transports peuvent être passifs (dans le sens d’un gradient de concentration, sans apport d’énergie) ou actifs (contre un gradient, nécessitant de l’énergie). La diffusion simple concerne les molécules hydrophobes ; la diffusion facilitée fait intervenir des protéines porteuses ou des canaux pour les molécules polaires.
Les protéines porteuses lient spécifiquement le soluté, changent de conformation pour le transporter de l’autre côté, puis reprennent leur forme initiale ; elles sont très sélectives. Les protéines canaux forment des pores hydrophiles, souvent dédiés aux ions (canaux ioniques), pouvant s’ouvrir ou se fermer et étant souvent spécifiques.
Transport actif
Le transport actif requiert de l’énergie. Trois modes sont distingués : uniport (transport d’une seule substance), symport (co-transport de deux substances dans le même sens), et antiport (échange de deux substances en sens opposés). Le transport couplé utilise l’énergie d’un gradient ionique, comme le co‑transport Na⁺/glucose dans l’intestin où l’entrée du Na⁺ suivant son gradient permet au glucose d’entrer contre son gradient. Les pompes ioniques actionnées par l’ATP (ex. pompe Na⁺/K⁺) établissent et maintiennent les gradients ioniques indispensables, avec des concentrations intracellulaires de K⁺ environ 15 fois supérieures à l’extérieur, et l’inverse pour Na⁺.
Transports cytotiques (macromolécules)
Les macromolécules sont internalisées ou expulsées par endocytose et exocytose. L’endocytose peut être non spécifique (pinocytose, phagocytose) ou spécifique via des récepteurs (endocytose médiée par récepteur). Les vésicules recouvertes de clathrine se forment à partir de puits, puis fusionnent avec des endosomes et des lysosomes. Par exemple, le cholestérol est transporté dans le sang par des LDL ; lorsqu’une cellule en a besoin, elle synthétise des récepteurs LDL, internalise le complexe LDL–récepteur, dissocie le cholestérol en endosome à pH acide, puis recycle le récepteur par exocytose.
Autres fonctions (non détaillées dans l’extrait)
Les membranes interviennent également dans l’adhérence intercellulaire, la reconnaissance par le système immunitaire, la signalisation et la transduction de signaux via des récepteurs membranaires. Ces fonctions découlent principalement de la diversité des protéines et des glucides membranaires.